8月26日消息,据C&EN报道,美国西北大学研究人员发现,将金属氧化物正极颗粒表面覆盖石墨烯,有望解决锂电池干法电极制造的核心难题。该工作以预印本发表(ChemRxiv 2026,DOI: 10.26434/chemrxiv-2026-lkcw),项目负责人、西北大学化工教授Jeffrey Lopez在ACS 2026秋季年会能源与燃料分会上报告了相关成果。
几十年来,锂离子电池制造商的电极工艺一成不变:将电极材料浆料(含毒性溶剂)涂布在金属箔上,再用巨型烘箱干燥,并配套复杂系统回收溶剂。改用干粉混合物涂布可消除溶剂、降低能耗与资本开支——对吉瓦级电池工厂而言,这一转变可节省数亿美元。但干法工艺难以形成均匀、无缺陷的涂层。
Lopez团队的方法是给正极活性颗粒"穿上"石墨烯外衣。"在实验室规模上,采用石墨烯包覆活性材料的电极在更高容量、更长循环寿命和更低电阻方面均优于对照电极,"Lopez表示。
技术细节上,干法电极工艺将金属氧化物颗粒与黏结剂(通常为聚四氟乙烯PTFE)及导电碳混合,再压延到金属箔上。Lopez形象比喻:"你把它做成'培乐多'彩泥,通过大辊子压成片,就像做意大利面。"与湿法相比,干法可制作更厚、活性材料更多的电极,从而获得更高能量密度;但缺少溶剂也带来难题——湿法工艺中溶剂帮助黏结剂聚合物链伸展缠结并形成均匀网络,干法中缺乏这一机制,而这正是石墨烯包覆层所要弥补的。
对电池材料供应链而言,若该路线放大成功,石墨烯有望在干法电极配方中获得新增量需求,而溶剂回收系统的资本开支则可能被省去;行业普遍关注特斯拉4680电池已率先量产的干法电极方向,西北大学的工作为正极侧的材料方案提供了可行路径。
(来源:C&EN)